(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に対して垂直方向に光を出力する面発光レーザ素子であって、
主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜している基板と；
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられ、アルミニウムを含む被選択酸化層の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を有する半導体多層膜反射鏡を含み、前記基板上に積層されている複数の半導体層と；を備え、
前記電流通過領域の形状は、前記基板の表面に平行で前記結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向及び前記結晶方位＜１  １  １＞の一の方向のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第１の軸に対して対称であるとともに、前記法線方向及び前記第１の軸のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第２の軸に対して対称であり、また、前記第１の軸方向の長さと前記第２の軸方向の長さが異なり、
前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さと異なり、
前記第１の軸方向に関する放射角と前記第２軸方向に関する放射角が等しく、
前記電流通過領域の形状は、前記第２の軸方向の長さが、前記第１の軸方向の長さよりも長く、
前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さよりも大きい面発光レーザ素子。
【請求項２】
前記基板は、主面の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって傾斜し、
前記第１の軸に平行な方向は、結晶方位［０  −１  １］方向及び結晶方位［０  １  −１］方向であることを特徴とする請求項１に記載の面発光レーザ素子。
【請求項３】
前記電流通過領域は、前記第１の軸方向の長さに対する前記第２の軸方向の長さが１よりも大きく、１．１７未満であることを特徴とする請求項２に記載の面発光レーザ素子。
【請求項４】
前記複数の半導体層は、前記酸化に先立って、少なくとも前記被選択酸化層が側面に露出したメサ形状となるようにエッチングされており、
前記メサ形状は、前記第１の軸方向の長さに対する前記第２の軸方向の長さが０．９８８よりも大きく、１．０１４未満であることを特徴とする請求項３に記載の面発光レーザ素子。
【請求項５】
基板に対して垂直方向に光を出力する面発光レーザ素子であって、
主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜している基板と；
活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられ、アルミニウムを含む被選択酸化層の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を有する半導体多層膜反射鏡を含み、前記基板上に積層されている複数の半導体層と；を備え、
前記電流通過領域の形状は、前記基板の表面に平行で前記結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向及び前記結晶方位＜１  １  １＞の一の方向のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第１の軸に対して対称であるとともに、前記法線方向及び前記第１の軸のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第２の軸に対して対称であり、また、前記第１の軸方向の長さと前記第２の軸方向の長さが異なり、
前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さと異なり、
前記第１の軸方向に関する放射角と前記第２軸方向に関する放射角が等しく、
前記電流通過領域の形状は、前記第２の軸方向の長さが、前記第１の軸方向の長さよりも短く、
前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さよりも小さい面発光レーザ素子。
【請求項６】
前記基板は、主面の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって傾斜し、
前記第１の軸に平行な方向は、結晶方位［０  −１  １］方向及び結晶方位［０  １  −１］方向であることを特徴とする請求項５に記載の面発光レーザ素子。
【請求項７】
前記電流通過領域は、前記第１の軸方向の長さに対する前記第２の軸方向の長さが１よりも小さく、０．９０以上であることを特徴とする請求項６に記載の面発光レーザ素子。
【請求項８】
前記第２の軸方向は、出力光の偏光方向と一致していることを特徴とする請求項２〜４、６及び７のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項９】
前記第１の軸方向は、出力光の偏光方向と一致していることを特徴とする請求項２〜４、６及び７のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ。
【請求項１１】
光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の面発光レーザ素子を有する光源と；
前記光源からの光を偏向する偏向手段と；
前記偏向手段で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
【請求項１２】
光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、
請求項１０に記載の面発光レーザアレイを有する光源と；
前記光源からの光を偏向する偏向手段と；
前記偏向手段で偏向された光を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
【請求項１３】
少なくとも１つの像担持体と；
前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも１つの請求項１１又は１２に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項１４】
前記画像情報は、多色のカラー画像情報であることを特徴とする請求項１３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面発光レーザ素子、面発光レーザアレイ、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、基板に対して垂直方向に光を出力する面発光レーザ素子、該面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイ、前記面発光レーザ素子又は前記面発光レーザアレイを有する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直共振器型の面発光レーザ素子（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ、以下では、「ＶＣＳＥＬ」ともいう）は、基板に垂直な方向に光を出力するものであり、基板に平行な方向に光を出力する端面発光型の半導体レーザ素子よりも低価格、低消費電力、小型、２次元デバイスに好適、かつ、高性能であることから、近年、注目されている。
【０００３】
ＶＣＳＥＬの応用分野としては、プリンタにおける光書き込み系の光源（発振波長：７８０ｎｍ帯）、光ディスク装置における書き込み用光源（発振波長：７８０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯）、光ファイバを用いるＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの光伝送システムの光源（発振波長：１．３μｍ帯、１．５μｍ帯）が挙げられる。さらには、ボード間、ボード内、集積回路（ＬＳＩ：Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）のチップ間、及び集積回路のチップ内の光伝送用の光源としても期待されている。
【０００４】
これらＶＣＳＥＬの応用分野においては、ＶＣＳＥＬから出力される光（以下では、「出力光」ともいう）は、（１）偏波モードが一定、（２）出力光の断面形状が円形、であることが必要とされる場合が多い。
【０００５】
偏波モードの制御に関しては、主面が（１００）面である基板（非傾斜基板）を用いたＶＣＳＥＬの作製において、電流通過領域の形状に異方性を持たせることが提案された（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００６】
また、いわゆる傾斜基板を用いて偏波モードを制御することが提案された（特許文献４及び非特許文献１参照）。
【０００７】
出力光の断面形状に関しては、共振器構造体の柱状形状（メサ形状）を調整して電流通過領域の形状を円形状あるいは正方形状とすることが提案された（特許文献５参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電流通過領域の形状に異方性を持たせる方法では、出力光の断面形状を円形にすることが困難であるという不都合があった。また、単に傾斜基板を用いる方法では、電流通過領域の形状が非対称（図２７（Ａ）参照）となり、出力光の断面形状を円形にすることが困難であるという不都合があった。なお、図２７（Ｂ）には、電流通過領域の形状が２軸対称な例が示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明者らは、傾斜基板を用いた面発光レーザ素子を作製し、電流通過領域の形状と、偏光抑圧比及び放射角との関係について詳細に検討したところ、単に電流通過領域の形状を円形状あるいは正方形状とするだけでは、出力光の断面形状を円形にすることが困難な場合があるという新しい知見を得た。
【００１０】
発明者らは、この新しい知見について、その原因調査を詳細に行った結果、傾斜基板を用いた場合、電流通過領域を取り囲む酸化物の厚さが放射角に大きな影響を及ぼしていることを新たに見出した。
【００１１】
本発明は、上述した発明者等の得た新規知見に基づいてなされたもので、第１の観点からすると、基板に対して垂直方向に光を出力する面発光レーザ素子であって、主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜している基板と；活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられ、アルミニウムを含む被選択酸化層の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を有する半導体多層膜反射鏡を含み、前記基板上に積層されている複数の半導体層と；を備え、前記電流通過領域の形状は、前記基板の表面に平行で前記結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向及び前記結晶方位＜１  １  １＞の一の方向のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第１の軸に対して対称であるとともに、前記法線方向及び前記第１の軸のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第２の軸に対して対称であり、また、前記第１の軸方向の長さと前記第２の軸方向の長さが異なり、前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さと異なり、前記第１の軸方向に関する放射角と前記第２軸方向に関する放射角が等しく、前記電流通過領域の形状は、前記第２の軸方向の長さが、前記第１の軸方向の長さよりも長く、前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さよりも大きい面発光レーザ素子である。
本発明は、第２の観点からすると、基板に対して垂直方向に光を出力する面発光レーザ素子であって、主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜している基板と；活性層を含む共振器構造体、及び該共振器構造体を挟んで設けられ、アルミニウムを含む被選択酸化層の一部が酸化されて生成された酸化物を少なくとも含む酸化物が電流通過領域を取り囲んでいる狭窄構造体を有する半導体多層膜反射鏡を含み、前記基板上に積層されている複数の半導体層と；を備え、前記電流通過領域の形状は、前記基板の表面に平行で前記結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向及び前記結晶方位＜１  １  １＞の一の方向のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第１の軸に対して対称であるとともに、前記法線方向及び前記第１の軸のいずれにも直交し、前記電流通過領域の中心を通る第２の軸に対して対称であり、また、前記第１の軸方向の長さと前記第２の軸方向の長さが異なり、前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さと異なり、前記第１の軸方向に関する放射角と前記第２軸方向に関する放射角が等しく、前記電流通過領域の形状は、前記第２の軸方向の長さが、前記第１の軸方向の長さよりも短く、前記電流通過領域を取り囲んでいる酸化物は、酸化が前記第２の軸に平行な少なくとも一方向に進行した部分の厚さが、酸化が前記第１の軸に平行な方向に進行した部分の厚さよりも小さい面発光レーザ素子である。
【００１２】
本発明の面発光レーザ素子によれば、高コスト化を招くことなく、偏光方向の安定性を高くするとともに、出力光の断面形状を略円形とすることが可能となる。
【００１３】
本発明は、第３の観点からすると、本発明の面発光レーザ素子が集積された面発光レーザアレイである。
【００１４】
これによれば、本発明の面発光レーザ素子が集積されているため、高コスト化を招くことなく、偏光方向の安定性を高くするとともに、出力光の断面形状を略円形とすることが可能となる。
【００１５】
本発明は、第４の観点からすると、光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザ素子を有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向手段と；前記偏向手段で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える第１の光走査装置である。
【００１６】
本発明は、第５の観点からすると、光によって被走査面上を走査する光走査装置であって、本発明の面発光レーザアレイを有する光源と；前記光源からの光を偏向する偏向手段と；前記偏向手段で偏向された光を被走査面上に集光する走査光学系と；を備える第２の光走査装置である。
【００１７】
上記第１及び第２の光走査装置によれば、光源が本発明の面発光レーザ素子あるいは面発光レーザアレイを有しているため、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【００１８】
本発明は、第６の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。
【００１９】
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２における光源に含まれる面発光レーザ素子を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ図３における基板を説明するための図である。
【図５】メサ矩形率を説明するための図である。
【図６】図３のＡ−Ａ断面図である。
【図７】図６における酸化狭窄構造体のＡ−Ａ断面図である。
【図８】図６における酸化狭窄構造体のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】電流通過領域の矩形率と出力光の放射角との関係を説明するための図である。
【図１０】電流通過領域の矩形率と出力光の放射角差との関係を説明するための図である。
【図１１】電流通過領域の矩形率とメサ矩形率との関係を説明するための図である。
【図１２】面発光レーザ素子の変形例１を説明するための図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】図１３における酸化狭窄構造体のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】図１３における酸化狭窄構造体のＢ−Ｂ断面図である。
【図１６】電流通過領域の矩形率と偏光抑制比との関係を説明するための図である。
【図１７】面発光レーザ素子の変形例２を説明するための図である。
【図１８】図１７のＡ−Ａ断面図である。
【図１９】図１８における酸化狭窄構造体のＡ−Ａ断面図である。
【図２０】図１８における酸化狭窄構造体のＢ−Ｂ断面図である。
【図２１】面発光レーザ素子の変形例２における電流通過領域の矩形率と出力光の放射角との関係を説明するための図である。
【図２２】面発光レーザ素子の変形例２における電流通過領域の矩形率と出力光の放射角差との関係を説明するための図である。
【図２３】面発光レーザアレイを説明するための図である。
【図２４】図２３における発光部の２次元配列を説明するための図である。
【図２５】図２４のＡ−Ａ断面図である。
【図２６】カラープリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２７】図２７（Ａ）は、非対称な電流通過領域を説明するための図であり、図２７（Ｂ）は、２軸対称な電流通過領域を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１を用いて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係るレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。
【００２２】
このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングユニット１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。
【００２３】
通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。
【００２４】
感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。
【００２５】
帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングユニット１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングユニット１０３５の順に配置されている。
【００２６】
帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。
【００２７】
光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。
【００２８】
トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。
【００２９】
現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。
【００３０】
給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。
【００３１】
転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。
【００３２】
定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。
【００３３】
除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。
【００３４】
クリーニングユニット１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１に対向する位置に戻る。
【００３５】
次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。
【００３６】
この光走査装置１０１０は、一例として図２に示されるように、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、ポリゴンミラー１３、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、アナモルフィックレンズ１７、反射ミラー１８、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、ハウジング３０の中の所定位置に組み付けられている。
【００３７】
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
【００３８】
カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。光源１４とカップリングレンズ１５はアルミニウム製の保持部材に固定され、ユニット化されている。
【００３９】
開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。
【００４０】
アナモルフィックレンズ１７は、開口板１６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１８を介してポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査対応方向に関して結像する。
【００４１】
光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６とアナモルフィックレンズ１７と反射ミラー１８とから構成されている。
【００４２】
ポリゴンミラー１３は、一例として内接円の半径が１８ｍｍの６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査対応方向に平行な軸回りに等速回転しながら、反射ミラー１８からの光束を偏向する。
【００４３】
偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。
【００４４】
像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が、感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。また、感光体ドラム１０３０の回転方向が「副走査方向」である。
【００４５】
ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。なお、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂの間の光路上、及び像面側走査レンズ１１ｂと感光体ドラム１０３０の間の光路上の少なくとも一方に、少なくとも１つの折り曲げミラーが配置されても良い。
【００４６】
光源１４は、一例として図３に示されるように、面発光レーザ素子１００を有している。なお、本明細書では、レーザ発振方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に垂直な面内における互いに直交する２つの方向をＸ軸方向及びＹ軸方向として説明する。
【００４７】
面発光レーザ素子１００は、設計上の発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板１０１、バッファ層１０２、下部半導体ＤＢＲ１０３、下部スペーサ層１０４、活性層１０５、上部スペーサ層１０６、上部半導体ＤＢＲ１０７、コンタクト層１０９などを有している。
【００４８】
基板１０１は、表面が鏡面研磨面であり、図４（Ａ）に示されるように、鏡面研磨面の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって１５度（θ＝１５度）傾斜したｎ−ＧａＡｓ単結晶基板である。すなわち、基板１０１は、いわゆる傾斜基板である。ここでは、図４（Ｂ）に示されるように、結晶方位［０  １  −１］方向が−Ｘ方向、結晶方位［０  −１  １］方向が＋Ｘ方向となるように配置されている。
【００４９】
図３に戻り、バッファ層１０２は、基板１０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００５０】
下部半導体ＤＢＲ１０３は、バッファ層１０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。ところで、光学厚さとその層の実際の厚さについては以下の関係がある。光学厚さがλ／４のとき、その層の実際の厚さｄは、ｄ＝λ／４Ｎ（但し、Ｎはその層の媒質の屈折率）である。
【００５１】
下部スペーサ層１０４は、下部半導体ＤＢＲ１０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５２】
活性層１０５は、下部スペーサ層１０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層は、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【００５３】
上部スペーサ層１０６は、活性層１０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００５４】
下部スペーサ層１０４と活性層１０５と上部スペーサ層１０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。なお、活性層１０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【００５５】
上部半導体ＤＢＲ１０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１及び第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２を有している。
【００５６】
第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１は、上部スペーサ層１０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【００５７】
第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２は、第１の上部半導体ＤＢＲ１０７１の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２３ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【００５８】
第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から３ペア目の低屈折率層中であって、電界の定在波における節に対応する位置である。
【００５９】
コンタクト層１０９は、第２の上部半導体ＤＢＲ１０７２の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【００６０】
なお、このように基板１０１上に複数の半導体層が積層されたものを、以下では、便宜上「積層体」ともいう。
【００６１】
次に、面発光レーザ素子１００の製造方法について簡単に説明する。
【００６２】
（１）上記積層体を有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）あるいは分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）による結晶成長によって作成する。
【００６３】
ここでは、ＩＩＩ族の原料には、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を用い、Ｖ族の原料には、フォスフィン（ＰＨ３）、アルシン（ＡｓＨ３）を用いている。また、ｐ型ドーパントの原料には四臭化炭素（ＣＢｒ４）、ジメチルジンク（ＤＭＺｎ）を用い、ｎ型ドーパントの原料にはセレン化水素（Ｈ２Ｓｅ）を用いている。
【００６４】
（２）積層体の表面に、Ｘ軸方向に関する長さａＸ（図５参照）が２５．１μｍ、Ｙ軸方向に関する長さａＹ（図５参照）が２４．９μｍの長方形状のレジストパターンを形成する。以下では、ａＹ／ａＸを「メサ矩形率」ともいう。
【００６５】
（３）Ｃｌ２ガスを用いるＥＣＲエッチング法で、上記レジストパターンをフォトマスクとして四角柱状のメサを形成する。ここでは、エッチングの底面は下部スペーサ層１０４中に位置するようにした。
【００６６】
（４）フォトマスクを除去する。
【００６７】
（５）積層体を水蒸気中で熱処理する。これにより、被選択酸化層中のＡｌ（アルミニウム）がメサの外周部から選択的に酸化され、メサの中央部に、Ａｌの酸化層１０８ａによって囲まれた酸化されていない領域１０８ｂが残留する（図３参照）。すなわち、発光部の駆動電流の経路をメサの中央部だけに制限する、いわゆる酸化狭窄構造体が形成される。上記酸化されていない領域１０８ｂが電流通過領域（電流注入領域）である。
【００６８】
（６）気相化学堆積法（ＣＶＤ法）を用いて、ＳｉＮあるいはＳｉＯ２からなる保護層１１１を形成する。
【００６９】
（７）ポリイミド１１２で平坦化する。
【００７０】
（８）メサ上部にＰ側電極コンタクトの窓開けを行う。ここでは、フォトレジストによるマスクを施した後、メサ上部の開口部を露光してその部分のフォトレジストを除去した後、ＢＨＦにてポリイミド１１２及び保護層１１１をエッチングして開口する。
【００７１】
（９）メサ上部の光出射部となる領域に一辺１０μｍの正方形状のレジストパターンを形成し、ｐ側の電極材料の蒸着を行なう。ｐ側の電極材料としてはＣｒ／ＡｕＺｎ／Ａｕからなる多層膜、もしくはＴｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる多層膜が用いられる。
【００７２】
（１０）光出射部の電極材料をリフトオフし、ｐ側の電極１１３を形成する。
【００７３】
（１１）基板１０１の裏側を所定の厚さ（例えば１００μｍ程度）まで研磨した後、ｎ側の電極１１４を形成する。ここでは、ｎ側の電極１１４はＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕからなる多層膜である。
【００７４】
（１２）アニールによって、ｐ側の電極１１３とｎ側の電極１１４のオーミック導通をとる。これにより、メサは発光部となる。
【００７５】
（１３）チップ毎に切断する。
【００７６】
このようにして製造された面発光レーザ素子１００では、出力光の偏光方向は所望の偏光方向であるＸ軸方向であり、偏光抑圧比が２０ｄＢ以上で安定していた。なお、偏光抑圧比とは、所望の偏光方向における光強度とそれに直交する方向における光強度との比であり、複写機などでは２０ｄＢ程度必要であるとされている。また、面発光レーザ素子１００では、出力光のＸ軸方向に関する放射角とＹ軸方向に関する放射角との差が０．１°以下であり、出力光の断面形状は、ほぼ円形であった。
【００７７】
この面発光レーザ素子１００では、図３のＡ−Ａ断面図である図６に示されるように、酸化層１０８ａの＋Ｙ側端部と電流通過領域１０８ｂの＋Ｙ側端部との距離をｄｙ１、酸化層１０８ａの−Ｙ側端部と電流通過領域１０８ｂの−Ｙ側端部との距離をｄｙ２、酸化層１０８ａの＋Ｘ側端部と電流通過領域１０８ｂの＋Ｘ側端部との距離をｄｘ１、酸化層１０８ａの−Ｘ側端部と電流通過領域１０８ｂの−Ｘ側端部との距離をｄｘ２とし、ＩＲ顕微鏡を用いてそれぞれを測定すると、ｄｙ２＞ｄｙ１、及びｄｘ２≒ｄｘ１＞ｄｙ１であった。これは、−Ｙ方向に向かう酸化の速度が、＋Ｙ方向、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に向かう各酸化の速度よりも遅いこと示している。
【００７８】
また、図６に示されるように、Ｙ軸方向に関する電流通過領域１０８ｂの長さをｂＹ、Ｘ軸方向に関する電流通過領域１０８ｂの長さをｂＸとすると、ｂＹ＝４．１μｍ、ｂＸ＝３．９μｍであり、ｂＹ／ｂＸ（以下では、「電流通過領域の矩形率」ともいう）は１．０３であった。
【００７９】
また、図６における酸化狭窄構造体のＡ−Ａ断面図が図７に示されている。電流通過領域１０８ｂの＋Ｙ側にある酸化層１０８ａの厚さをＳｙ１、電流通過領域１０８ｂの−Ｙ側にある酸化層１０８ａの厚さをＳｙ２とし、それらをＹ軸方向に関する種々の位置で計測すると、酸化終了部からの距離が同じ（例えば、図７における距離ｄ）であっても、Ｓｙ１はＳｙ２よりも約２ｎｍ厚かった。このように、発明者等は、酸化速度が遅い領域では、酸化後の厚さが相対的に厚くなる場合があることを新たに見出した。
【００８０】
また、図６における酸化狭窄構造体のＢ−Ｂ断面図が図８に示されている。そして、同様にして電流通過領域１０８ｂの−Ｘ側にある酸化層１０８ａの厚さＳｘ１、及び電流通過領域１０８ｂの＋Ｘ側にある酸化層１０８ａの厚さＳｘ２を計測した。この場合には、Ｓｘ１及びＳｘ２は、酸化終了部からの距離が同じ（例えば、図８における距離ｄ）であれば、ほぼ同じであった。また、Ｓｘ１及びＳｘ２は、酸化終了部からの距離が同じであっても、上記Ｓｙ１よりも薄かった。
【００８１】
ところで、面発光レーザ素子では、出力光の放射角は、横方向の光閉じ込め（以下、便宜上、単に「光閉じ込め」という）が強いほど広くなる傾向にある。そして、光閉じ込めの程度は、電流通過領域の幅が狭いほど、及び酸化物の厚さが厚いほど強くなる。面発光レーザ素子１００では、電流通過領域の幅が狭い領域を形成している酸化物の厚さを薄くし、電流通過領域の幅が広い領域を形成している酸化物の厚さを厚くしている。これにより、電流通過領域の形状が正方形でなくても、出力光の断面形状をほぼ円形とすることができる。
【００８２】
すなわち、酸化領域の厚さによる光閉じ込め作用が弱い方向において、非酸化領域の幅を狭くして光閉じ込め作用を強めることで、出力光の放射角を等方的とすることができる。
【００８３】
図９には、基板１０１と同様な傾斜基板を用いたときの、電流通過領域の矩形率と出力光の放射角との関係が示されている。電流通過領域が正方形（ｂＹ／ｂＸ＝１．０）の場合には、Ｘ軸方向に関する放射角とＹ軸方向に関する放射角の差（以下では、便宜上、「放射角差」と略述する）が０．２°あり、出力光の断面形状は楕円形となる。しかしながら、本実施形態では、厚い酸化物によって囲まれる領域の幅（Ｙ軸方向の幅）を、薄い酸化物によって囲まれる領域の幅（Ｘ軸方向の幅）よりも広くすることにより、放射角差をさらに小さくしている。
【００８４】
図１０には、基板１０１と同様な傾斜基板を用いたときの、電流通過領域の矩形率と放射角差との関係が示されている。これによると、電流通過領域の矩形率と放射角差との間には線形の相関関係があり、電流通過領域の矩形率が１．０よりも大きく、１．１７未満であれば、電流通過領域が正方形の場合よりも放射角差を小さくすることができる。
【００８５】
図１１には、基板１０１と同様な傾斜基板を用いたときの、電流通過領域の矩形率（ｂＹ／ｂＸ）とメサ矩形率（ａＹ／ａＸ）との関係が示されている。これによると、電流通過領域の矩形率とメサ矩形率との間には線形の相関関係があり、メサ矩形率を０．９８８よりも大きく、１．０１４未満とすることにより、電流通過領域の矩形率を１．０よりも大きく、１．１７未満とすることができる。本実施形態では、ａＹ／ａＸ＝０．９９２である。
【００８６】
以上説明したように、本実施形態に係る面発光レーザ素子１００によると、主面の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって１５度傾斜している基板１０１上に、活性層１０５を含む共振器構造体及び該共振器構造体を挟んで設けられた下部半導体ＤＢＲ１０３及び上部半導体ＤＢＲ１０７を含む複数の半導体層が積層されている。
【００８７】
そして、上部半導体ＤＢＲ１０７中の酸化狭窄構造体における電流通過領域１０８ｂの形状は、Ｘ軸に平行で電流通過領域１０８ｂの中心を通る軸（第１の軸）に対して対称であるとともに、Ｙ軸に平行で電流通過領域１０８ｂの中心を通る軸（第２の軸）に対しても対称であり、Ｙ軸方向の長さが、Ｘ軸方向の長さよりも長い。
【００８８】
また、電流通過領域１０８ｂを取り囲んでいる酸化層１０８ａは、酸化が−Ｙ方向に進行した部分の厚さが、酸化が＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に進行した部分の厚さよりも厚い。
【００８９】
この場合には、高コスト化を招くことなく、偏光方向の安定性を高くするとともに、出力光の断面形状を略円形とすることができる。
【００９０】
本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、光源１４が面発光レーザ素子１００を有しているため、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うことが可能となる。
【００９１】
本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００９２】
なお、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図１２に示される面発光レーザ素子１００Ａを有していても良い。
【００９３】
この面発光レーザ素子１００Ａは、設計上の発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板２０１、バッファ層２０２、下部半導体ＤＢＲ２０３、下部スペーサ層２０４、活性層２０５、上部スペーサ層２０６、上部半導体ＤＢＲ２０７、コンタクト層２０９などを有している。
【００９４】
基板２０１は、前記基板１０１と同様な傾斜基板である。
【００９５】
バッファ層２０２は、基板２０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【００９６】
下部半導体ＤＢＲ２０３は、バッファ層２０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【００９７】
下部スペーサ層２０４は、下部半導体ＤＢＲ２０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【００９８】
活性層２０５は、下部スペーサ層２０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、１．１％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、各障壁層は、歪みが０％のＧａＩｎＰからなる。
【００９９】
上部スペーサ層２０６は、活性層２０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【０１００】
下部スペーサ層２０４と活性層２０５と上部スペーサ層２０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。なお、活性層２０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【０１０１】
上部半導体ＤＢＲ２０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ２０７１及び第２の上部半導体ＤＢＲ２０７２を有している。
【０１０２】
第１の上部半導体ＤＢＲ２０７１は、上部スペーサ層２０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１０３】
第２の上部半導体ＤＢＲ２０７２は、第１の上部半導体ＤＢＲ２０７１の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２３ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１０４】
第２の上部半導体ＤＢＲ２０７２における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が厚さ３０ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層の挿入位置は、上部スペーサ層１０６から３ペア目の低屈折率層中であって、電界の定在波における節に対応する位置である。
【０１０５】
コンタクト層２０９は、第２の上部半導体ＤＢＲ２０７２の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【０１０６】
面発光レーザ素子１００Ａは、上記面発光レーザ素子１００と同様にして製造することができる。
【０１０７】
この面発光レーザ素子１００Ａでは、出力光の偏光方向は所望の偏光方向であるＹ軸方向であり、偏光抑圧比が２０ｄＢ以上で安定していた。また、面発光レーザ素子１００Ａでは、出力光のＸ軸方向に関する放射角とＹ軸方向に関する放射角との差が０．１°以下であり、出力光の断面形状は、ほぼ円形であった。
【０１０８】
面発光レーザ素子１００Ａでは、図１２のＡ−Ａ断面図である図１３に示されるように、酸化層２０８ａの＋Ｙ側端部と電流通過領域２０８ｂの＋Ｙ側端部との距離をｄｙ１´、酸化層２０８ａの−Ｙ側端部と電流通過領域２０８ｂの−Ｙ側端部との距離をｄｙ２´、酸化層２０８ａの＋Ｘ側端部と電流通過領域２０８ｂの＋Ｘ側端部との距離をｄｘ１´、酸化層２０８ａの−Ｘ側端部と電流通過領域２０８ｂの−Ｘ側端部との距離をｄｘ２´とし、ＩＲ顕微鏡を用いてそれぞれを測定すると、ｄｙ２´＞ｄｙ１´、及びｄｘ２´≒ｄｘ１´＞ｄｙ１´であった。これは、−Ｙ方向に向かう酸化の速度が、＋Ｙ方向、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に向かう各酸化の速度よりも遅いこと示している。
【０１０９】
また、図１３に示されるように、Ｙ軸方向に関する電流通過領域２０８ｂの長さをｂＹ´、Ｘ軸方向に関する電流通過領域２０８ｂの長さをｂＸ´とすると、ｂＹ´＝４．１μｍ、ｂＸ´＝３．９μｍであり、電流通過領域の矩形率であるｂＹ´／ｂＸ´は１．０３であった。
【０１１０】
また、図１３における酸化狭窄構造体のＡ−Ａ断面図が図１４に示されている。電流通過領域２０８ｂの＋Ｙ側にある酸化層２０８ａの厚さをＳｙ１´、電流通過領域２０８ｂの−Ｙ側にある酸化層２０８ａの厚さをＳｙ２´とし、それらをＹ軸方向に関する種々の位置で計測すると、酸化終了部からの距離が同じ（例えば、図１４における距離ｄ）であっても、Ｓｙ１´はＳｙ２´よりも約２ｎｍ厚かった。
【０１１１】
また、図１３における酸化狭窄構造体のＢ−Ｂ断面図が図１５に示されている。そして、同様にして電流通過領域２０８ｂの−Ｘ側にある酸化層２０８ａの厚さＳｘ１´、及び電流通過領域２０８ｂの＋Ｘ側にある酸化層２０８ａの厚さＳｘ２´を計測した。この場合には、Ｓｘ１´及びＳｘ２´は、酸化終了部からの距離が同じ（例えば、図１５における距離ｄ）であれば、ほぼ同じであった。また、Ｓｘ１´及びＳｘ２´は、酸化終了部からの距離が同じであっても、上記Ｓｙ１´よりも薄かった。
【０１１２】
図１６には、面発光レーザ素子１００Ａと同様な構成における、電流通過領域の矩形率（ｂＹ´／ｂＸ´）と偏光抑圧比との関係が示されている。図１６に示されるように、電流通過領域の形状として、Ｘ軸方向を長手方向とする（ｂＹ´／ｂＸ´＜１．００）よりも、Ｙ軸方向の長さを長手方向とする（ｂＹ´／ｂＸ´＞１．００）ほうが、偏光抑圧比を大きくすることができる。
【０１１３】
また、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図１７に示される面発光レーザ素子１００Ｂを有していても良い。この面発光レーザ素子１００Ｂは、前記面発光レーザ素子１００よりも被選択酸化層の厚さを厚くしたところに特徴を有している。
【０１１４】
この面発光レーザ素子１００Ｂは、設計上の発振波長が７８０ｎｍ帯の面発光レーザであり、基板３０１、バッファ層３０２、下部半導体ＤＢＲ３０３、下部スペーサ層３０４、活性層３０５、上部スペーサ層３０６、上部半導体ＤＢＲ３０７、コンタクト層３０９などを有している。
【０１１５】
基板３０１は、前記基板１０１と同様な傾斜基板である。
【０１１６】
バッファ層３０２は、基板３０１の＋Ｚ側の面上に積層され、ｎ−ＧａＡｓからなる層である。
【０１１７】
下部半導体ＤＢＲ３０３は、バッファ層３０２の＋Ｚ側に積層され、ｎ−ＡｌＡｓからなる低屈折率層と、ｎ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを４０．５ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた厚さ２０ｎｍの組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、発振波長をλとするとλ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１１８】
下部スペーサ層３０４は、下部半導体ＤＢＲ３０３の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【０１１９】
活性層３０５は、下部スペーサ層３０４の＋Ｚ側に積層され、３層の量子井戸層と４層の障壁層とを有する３重量子井戸構造の活性層である。各量子井戸層は、０．７％の圧縮歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＡｓＰからなり、バンドギャップ波長が約７８０ｎｍである。また、各障壁層は、０．６％の引張歪みを誘起する組成であるＧａＩｎＰからなる。
【０１２０】
上部スペーサ層３０６は、活性層３０５の＋Ｚ側に積層され、ノンドープの（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる層である。
【０１２１】
下部スペーサ層３０４と活性層３０５と上部スペーサ層３０６とからなる部分は、共振器構造体とも呼ばれており、その厚さが１波長の光学厚さとなるように設定されている。なお、活性層３０５は、高い誘導放出確率が得られるように、電界の定在波分布における腹に対応する位置である共振器構造体の中央に設けられている。
【０１２２】
上部半導体ＤＢＲ３０７は、第１の上部半導体ＤＢＲ３０７１及び第２の上部半導体ＤＢＲ３０７２を有している。
【０１２３】
第１の上部半導体ＤＢＲ３０７１は、上部スペーサ層３０６の＋Ｚ側に積層され、ｐ−（Ａｌ０．７Ｇａ０．３）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる低屈折率層とｐ−（Ａｌ０．１Ｇａ０．９）０．５Ｉｎ０．５Ｐからなる高屈折率層のペアを１ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１２４】
第２の上部半導体ＤＢＲ３０７２は、第１の上部半導体ＤＢＲ３０７１の＋Ｚ側に積層され、ｐ−Ａｌ０．９Ｇａ０．１Ａｓからなる低屈折率層とｐ−Ａｌ０．３Ｇａ０．７Ａｓからなる高屈折率層のペアを２３ペア有している。各屈折率層の間には、電気抵抗を低減するため、一方の組成から他方の組成へ向かって組成を徐々に変化させた組成傾斜層が設けられている。そして、各屈折率層はいずれも、隣接する組成傾斜層の１／２を含んで、λ／４の光学厚さとなるように設定されている。
【０１２５】
第２の上部半導体ＤＢＲ３０７２における低屈折率層の１つには、ｐ−ＡｌＡｓからなる被選択酸化層が厚さ３４ｎｍで挿入されている。この被選択酸化層の挿入位置は、上部スペーサ層３０６から３ペア目の低屈折率層中であって、電界の定在波における節に対応する位置である。
【０１２６】
コンタクト層３０９は、第２の上部半導体ＤＢＲ３０７２の＋Ｚ側に積層され、ｐ−ＧａＡｓからなる層である。
【０１２７】
面発光レーザ素子１００Ｂは、上記面発光レーザ素子１００と同様にして製造することができる。但し、積層体の表面に形成するレジストパターンの形状を、Ｘ軸方向に関する長さａＸが２５．２μｍ、Ｙ軸方向に関する長さａＹが２４．８μｍの長方形状とした。
【０１２８】
この面発光レーザ素子１００Ｂでは、出力光の偏光方向は所望の偏光方向であるＸ軸方向であり、偏光抑圧比が２０ｄＢ以上で安定していた。また、面発光レーザ素子１００Ｂでは、出力光のＸ軸方向に関する放射角とＹ軸方向に関する放射角との差が０．１°以下であり、出力光の断面形状は、ほぼ円形であった。
【０１２９】
面発光レーザ素子１００Ｂでは、図１７のＡ−Ａ断面図である図１８に示されるように、酸化層３０８ａの＋Ｙ側端部と電流通過領域３０８ｂの＋Ｙ側端部との距離をｄｙ１´、酸化層３０８ａの−Ｙ側端部と電流通過領域３０８ｂの−Ｙ側端部との距離をｄｙ２´、酸化層３０８ａの＋Ｘ側端部と電流通過領域３０８ｂの＋Ｘ側端部との距離をｄｘ１´、酸化層３０８ａの−Ｘ側端部と電流通過領域３０８ｂの−Ｘ側端部との距離をｄｘ２´とし、ＩＲ顕微鏡を用いてそれぞれを測定すると、ｄｙ２´＞ｄｙ１´、及びｄｙ２´＞ｄｘ２´≒ｄｘ１´であった。これは、＋Ｙ方向に向かう酸化の速度が、−Ｙ方向、＋Ｘ方向及び−Ｘ方向に向かう各酸化の速度よりも速いこと示している。
【０１３０】
また、図１８に示されるように、Ｙ軸方向に関する電流通過領域３０８ｂの長さをｂＹ´、Ｘ軸方向に関する電流通過領域３０８ｂの長さをｂＸ´とすると、電流通過領域の矩形率であるｂＹ´／ｂＸ´は０．９５であった。
【０１３１】
また、図１８における酸化狭窄構造体のＡ−Ａ断面図が図１９に示されている。電流通過領域３０８ｂの＋Ｙ側にある酸化層３０８ａの厚さをＳｙ１´、電流通過領域３０８ｂの−Ｙ側にある酸化層３０８ａの厚さをＳｙ２´とし、それらをＹ軸方向に関する種々の位置で計測すると、酸化終了部からの距離が同じ（例えば、図１９における距離ｄ）であっても、Ｓｙ２´はＳｙ１´よりも薄かった。
【０１３２】
また、図１８における酸化狭窄構造体のＢ−Ｂ断面図が図２０に示されている。そして、同様にして電流通過領域３０８ｂの−Ｘ側にある酸化層３０８ａの厚さＳｘ１´、及び電流通過領域３０８ｂの＋Ｘ側にある酸化層３０８ａの厚さＳｘ２´を計測した。この場合には、Ｓｘ１´及びＳｘ２´は、酸化終了部からの距離が同じ（例えば、図２０における距離ｄ）であれば、ほぼ同じであった。また、Ｓｘ１´及びＳｘ２´は、酸化終了部からの距離が同じであっても、上記Ｓｙ２´よりも厚かった。
【０１３３】
図２１には、面発光レーザ素子１００Ｂと同様な構造の面発光レーザ素子における、電流通過領域の矩形率と出力光の放射角との関係が示されている。電流通過領域が正方形（ｂＹ´／ｂＸ´＝１．０）の場合には、Ｘ軸方向に関する放射角とＹ軸方向に関する放射角の差（放射角差）が０．１７°あり、出力光の断面形状は楕円形となる。これは、Ｓｙ２´が、Ｓｘ１´及びＳｘ２´よりも小さいためである。
【０１３４】
図２２には、面発光レーザ素子１００Ｂと同様な構造の面発光レーザ素子における、電流通過領域の矩形率と放射角差との関係が示されている。これによると、電流通過領域の矩形率と放射角差との間には線形の相関関係があり、電流通過領域の矩形率が１．０よりも小さく、０．９０以上であれば、電流通過領域が正方形の場合よりも放射角差を小さくすることができる。
【０１３５】
このように、発明者等は、同じ酸化条件でも、被選択酸化層の厚さなどによって、酸化速度の面方位依存性が異なる場合があることを見出した。
【０１３６】
また、上記実施形態では、発光部の発振波長が７８０ｎｍ帯の場合について説明したが、これに限定されるものではない。感光体の特性に応じて、発光部の発振波長を変更しても良い。
【０１３７】
また、上記各面発光レーザ素子は、画像形成装置以外の用途にも用いることができる。その場合には、発振波長は、その用途に応じて、６５０ｎｍ帯、８５０ｎｍ帯、９８０ｎｍ帯、１．３μｍ帯、１．５μｍ帯等の波長帯であっても良い。
【０１３８】
また、上記実施形態において、光源１４は、前記面発光レーザ素子１００に代えて、一例として図２３に示されるように、面発光レーザアレイ５００を有していても良い。
【０１３９】
この面発光レーザアレイ５００は、複数（ここでは３２個）の発光部が同一基板上に配置されている。図２３におけるＭ方向は主走査対応方向であり、Ｓ方向は副走査対応方向である。なお、発光部の数は３２個に限定されるものではない。
【０１４０】
面発光レーザアレイ５００は、図２４に示されるように、Ｍ方向からＳ方向に向かって傾斜した方向であるＴ方向に沿って８個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、すべての発光部をＳ方向に伸びる仮想線上に正射影したときに等間隔ｃとなるように、Ｓ方向に等間隔ｄで配置されている。すなわち、３２個の発光部は、２次元的に配列されている。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。
【０１４１】
ここでは、間隔ｃは３μｍ、間隔ｄは２４μｍ、Ｍ方向の発光部間隔Ｘ（図２４参照）は３０μｍである。
【０１４２】
各発光部は、図２４のＡ−Ａ断面図である図２５に示されるように、前述した面発光レーザ素子１００と同様な構造を有している。そして、この面発光レーザアレイ５００は、面発光レーザ素子１００と同様な方法で製造することができる。
【０１４３】
このように、面発光レーザアレイ５００は、面発光レーザ素子１００が集積された面発光レーザアレイであるため、面発光レーザ素子１００と同様な効果を得ることができる。
【０１４４】
この場合に、面発光レーザアレイ５００では、各発光部を副走査対応方向に延びる仮想線上に正射影したときの発光部間隔が等間隔ｃであるので、点灯のタイミングを調整することで感光体ドラム１０３０上では副走査方向に等間隔で発光部が並んでいる場合と同様な構成と捉えることができる。
【０１４５】
そして、上記間隔ｃが３μｍであるため、光走査装置１０１０の光学系の倍率を約１．８倍とすれば、４８００ｄｐｉ（ドット／インチ）の高密度書込みができる。もちろん、主走査対応方向の発光部数を増加したり、前記間隔ｄを狭くして間隔ｃを更に小さくするアレイ配置としたり、光学系の倍率を下げる等を行えばより高密度化でき、より高品質の印刷が可能となる。なお、主走査方向の書き込み間隔は、発光部の点灯タイミングで容易に制御できる。
【０１４６】
また、この場合には、レーザプリンタ１０００では書きこみドット密度が上昇しても印刷速度を落とすことなく印刷することができる。また、同じ書きこみドット密度の場合には印刷速度を更に速くすることができる。
【０１４７】
また、この場合には、各発光部からの光束の偏光方向が安定して揃っているため、レーザプリンタ１０００では、高品質の画像を安定して形成することができる。
【０１４８】
ところで、２つの発光部の間の溝は、各発光部の電気的及び空間的分離のために、５μｍ以上とすることが好ましい。あまり狭いと製造時のエッチングの制御が難しくなるからである。また、メサの大きさ（１辺の長さ）は１０μｍ以上とすることが好ましい。あまり小さいと動作時に熱がこもり、特性が低下するおそれがあるからである。
【０１４９】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、面発光レーザ素子１００Ａ又は面発光レーザ素子１００Ｂと同様の発光部が２次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。
【０１５０】
また、上記実施形態において、前記面発光レーザ素子１００に代えて、面発光レーザ素子１００、面発光レーザ素子１００Ａ及び面発光レーザ素子１００Ｂのいずれかと同様の発光部が１次元配列された面発光レーザアレイを用いても良い。
【０１５１】
また、上記実施形態では、基板の主面の法線方向が、結晶方位［１  ０  ０］方向に対して、結晶方位［１  １  １］Ａ方向に向かって１５度傾斜している場合について説明したが、これに限定されるものではない。基板の主面の法線方向が、結晶方位＜１  ０  ０＞の一の方向に対して、結晶方位＜１  １  １＞の一の方向に向かって傾斜していれば良い。
【０１５２】
また、上記実施形態では、メサ矩形率が０．９９２の場合について説明したが、これに限定されるものではない。メサ矩形率が０．９８８よりも大きく、１．０１４未満であれば、電流通過領域が正方形の場合よりも放射角差を小さくすることができる。
【０１５３】
また、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば良い。
【０１５４】
例えば、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。
【０１５５】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
【０１５６】
また、一例として図２６に示されるように、複数の感光体ドラムを備えるカラープリンタ２０００であっても良い。
【０１５７】
このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用の「感光体ドラムＫ１、帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、クリーニングユニットＫ５、及び転写装置Ｋ６」と、シアン用の「感光体ドラムＣ１、帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、クリーニングユニットＣ５、及び転写装置Ｃ６」と、マゼンタ用の「感光体ドラムＭ１、帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、クリーニングユニットＭ５、及び転写装置Ｍ６」と、イエロー用の「感光体ドラムＹ１、帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、クリーニングユニットＹ５、及び転写装置Ｙ６」と、光走査装置２０１０と、転写ベルト２０８０と、定着ユニット２０３０などを備えている。
【０１５８】
各感光体ドラムは、図２６中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、それぞれ帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットが配置されている。各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置２０１０により光が照射され、各感光体ドラムに潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、転写ベルト２０８０上の記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着ユニット２０３０により記録紙に画像が定着される。
【０１５９】
光走査装置２０１０は、前記光源１４と同様な光源を色毎に有している。そこで、上記光走査装置１０１０と同様の効果を得ることができる。また、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、上記レーザプリンタ１０００と同様の効果を得ることができる。
【０１６０】
ところで、カラープリンタ２０００では、各部品の製造誤差や位置誤差等によって色ずれが発生する場合がある。このような場合であっても、光走査装置２０１０の各光源が前記面発光レーザアレイ５００と同様な面発光レーザアレイを有していると、点灯させる発光部を変更することで色ずれを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６１】
以上説明したように、本発明の面発光レーザ素子及び面発光レーザアレイによれば、高コスト化を招くことなく、偏光方向の安定性を高くするとともに、出力光の断面形状を略円形とするのに適している。また、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、高精度の光走査を行うのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を形成するのに適している。
【符号の説明】
【０１６２】
１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、１００…面発光レーザ素子、１００Ａ…面発光レーザ素子、１００Ｂ…面発光レーザ素子、１０１…基板、１０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、１０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０５…活性層、１０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、１０７…上部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、１０８ａ…酸化層（電流通過領域を取り囲んでいる酸化物）、１０８ｂ…電流通過領域、２０１…基板、２０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、２０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、２０５…活性層、２０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、２０７…上部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、２０８ａ…酸化層（電流通過領域を取り囲んでいる酸化物）、２０８ｂ…電流通過領域、３０１…基板、３０３…下部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、３０４…下部スペーサ層（共振器構造体の一部）、３０５…活性層、３０６…上部スペーサ層（共振器構造体の一部）、３０７…上部半導体ＤＢＲ（半導体多層膜反射鏡の一部）、３０８ａ…酸化層（電流通過領域を取り囲んでいる酸化物）、３０８ｂ…電流通過領域、５００…面発光レーザアレイ、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１６３】
【特許文献１】特開平９−１７２２１８号公報
【特許文献２】特許第２８９１１３３号公報
【特許文献３】特開２００８−２８４２４号公報
【特許文献４】特許第４０１００９５号公報
【特許文献５】特許第３７６２７６５号公報
【非特許文献】
【０１６４】
【非特許文献１】Ｔ．Ｏｈｔｏｓｈｉ，Ｔ．Ｋｕｒｏｄａ，Ａ．Ｎｉｗａ，ａｎｄ  Ｓ．Ｔｓｕｊｉ、「Ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅ  ｏｆ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｇａｉｎ  ｏｎ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｓｕｒｆａｃｅ−ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｌａｓｅｒｓ  ｗｉｔｈ  ｓｔｒａｉｎｅｄ  ｑｕａｎｔｕｍ  ｗｅｌｌｓ」、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．６５（１５）、ｐ１８８６−１８８７、１９９４
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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